Свяжитесь с компанией DONGHE

Контактная форма Демо

Пила для резки пластин SiC

Пила для резки пластин SiC: технология алмазной проволочной пилы для карбида кремния

Конвейерная лента имеет решающее значение в резке прецизионных SiC-пластинок в производстве силовых устройств, в связи с растущим спросом на полупроводники третьего поколения.В этом руководстве представлен сборник информации и рекомендаций по технологии алмазной проволочной пилы, такой как многопроволочные нарезные станки, расширенная оптимизация параметров резки, а также системы ромбовидной проволочной петли. Узнайте, как ведущие производители подложки достигают производительности более 99%, снижают потери на тенте (kerf) с 200 мкм до менее 120 мкм и контролируют повреждения подповерхностей политипами 4H-SiC и 6H-SiC.
35% Сокращение потерь керфа
15.2% Рынок CAGR
200 мм Максимальный диаметр пластины
25м/с Скорость провода
Получите мгновенное предложение
Оборудование для резки пластины SiC

Обзор рынка резки пластин SiC

Мировой рынок пластин из карбида кремния демонстрирует огромный рост, обусловленный проникновением электромобилей и требованиями к силовой электронике.

Прогнозируемый рост рынка (2022-2028 гг.)

$110,9M

Размер рынка (2022 г.)

Глобальное оборудование для резки пластин SiC
$337M

Прогнозируемый (2028)

Ожидаемая рыночная стоимость
КАПР 15.2%

Рост CAGR

Годовой темп роста совокупного количества
75%+

Доля рынка ПЕВ

Спрос на SiC со стороны электромобилей

Что такое резка пластин SiC?

Резка пластин карбида кремния (SiC) является неотъемлемой частью производства полупроводников. Он включает в себя резку слитков SiC на тонкие подложки пластин. SiC - полупроводниковый материал третьего поколения. Он предлагает очень высокую теплопроводность, высокое напряжение пробоя и высокую скорость насыщения электронов. Это делает SiC очень важным материалом для силовой электроники в электромобилях, инфраструктуре 5G и в различных компонентах систем возобновляемой энергетики.

Свойства материала SiC

Карбид кремния - один из самых твердых материалов, используемых в полупроводниковой промышленности, с твердостью по шкале Мооса в диапазоне 9,3-9,5. для этого требуются специальные алмазные проволочные пильные станки с оптимизированными параметрами.
Чрезвычайная твердость:Требуются алмазные абразивные инструменты из-за их рейтинга Mohs 9,3-9,5
Высокая теплопроводность:В 3-4 раза более теплопроводный, чем стандартный кремний
Широкий разрыв:4H-SiC позволяет использовать запрещенную зону 3,26 эВ для работы в режиме высокой скорости
Химическая стабильность:Высокая стойкость к химическому травлению
Хрупкость:Обрабатывайте осторожно из-за низкой вязкости разрушения

Проблемы резки SiC

SiC исключительно тверд и хрупкий. Скорость нарезания кубиками падает до 3-10 мм/сек по сравнению со 100-200 мм/сек для кремния, что представляет собой узкое место в экономике производства устройств.
Высокая потеря керфа:Обычные многопроводные пилы вызывают потери ~ 200 мкм на разрез
Очистка края:Хрупкие материалы могут испытывать более 20 мкм повреждения на краях
Повреждение недр:Микротрещины, которые могут нарушить последующие этапы обработки
Износ инструмента:Быстрая деградация алмазных абразивов из-за чрезвычайной твердости
Медленная обработка:Увеличение времени цикла, что замедляет общую производительность производства

Роль резки пластин в производстве полупроводников

Первым шагом в обработке SiC после роста слитка является резка пластины (или нарезка пластины). Качество резки влияет на все следующие этапы: шлифовка, притирка, полировка или эпитаксиальное осаждение. Если качество резки плохое, качество резки может увеличить время, необходимое для обработки, увеличить количество материала, который необходимо удалить, и снизить выход.
1
Рост слитков Були SiC, выращенные методом ПВТ (2-3 недели)
2
Нарезка пластины Алмазная проволочная пила, врезающаяся в подложки
3
Шлифование/Крепление Удаление и выравнивание повреждений поверхности
4
Полировка CMP Атомно-уровневая отделка поверхности
5
Эпитаксия Нанесение слоя устройства

Как работает алмазная резка проволочной пилы

Алмазно-проволочный пильный станок имеет довольно простой принцип работы Непрерывная петлевая проволока, покрытая алмазно-абразивными частицами, движется с высокой скоростью и заготовка SiC подается в проволоку. алмазные частицы истирают материал и достигается точный разрез с контролируемой шириной прорези и хорошим качеством поверхности.

Принцип и механизм работы

При фиксированной абразивной алмазной проволочной распиловке частицы синтетического алмаза (20-60μ м) гальванически наносятся на сердечник из проволоки с высоким растяжением, однако, в отличие от распиловки на основе шлама, которая влечет за собой рыхлую абразивную суспензию, Некоторые из преимуществ фиксированной алмазной проволоки включают в себя
  • Скорость резания, которая в среднем выше в результате абразивного крепления
  • Отделка поверхности, которая находится в более высоком среднем значении из-за консистенции поверхности
  • Улучшение поверхности за счет равномерного удаления материала
  • Более чистый процесс за счет использования охлаждающей жидкости на водной основе
  • Минимальный экологический след в отношении утилизации навозной жижи

Ключевые компоненты машины

Современная машина для нарезки пластин SiC содержит следующие основные подсистемы:
🔩
Проводная направляющаяВыравнивание и расстояние между проволокой поддерживаются прецизионными роликами
⚡
Система НатяженияНатяжение 20-60 Н поддерживается и контролируется на предмет постоянства резки
💧
Доставка охлаждающей жидкостиДля терморегулирования используется система сопел 6+
📊
Управление движениемКонтроль скорости и положения установлен с высокой степенью точности
🔄
Проволочный привод10-25 м/с скорость провода достигаетс при использовании быстродействующих двигателей
📐
РаботаСтабильность слитка достигается за счет надежного крепления

Типы и выбор алмазной проволоки

Производительность процесса оптимизируется за счет соответствующего выбора алмазной проволоки для резки SiC, который определяется следующими основными критериями отбора.
ПараметрТипичный диапазонВлияние на процесс
Диаметр проволоки0,1 — — 0,3 мм (0,1 мм) 0,3 мм (0,1 мм)Более короткий срок службы проволоки = меньшая потеря прочности, тогда как более длинный диаметр = более высокий срок службы проволоки
Размер алмазной крупы10 — (30 мкм) 10 (30 мкм)Более медленная резка = более мелкая зернистость, более высокая чистота поверхности
Концентрация алмазов15-25%Более высокая концентрация приводит к более быстрой резке и увеличению стоимости
Тип облигацииГальванизированная/СмолаГальванизированный для агрессивной резки, смола для тонкой отделки
Получите мгновенное предложение

Критические параметры резки для SiC

Параметры резки для пластины SiC должны быть оптимизированы для достижения желаемого качества поверхности, повреждения недр и пропускной способности. Сочетание скорости проволоки, подачи, натяжения и охлаждения обеспечивает желаемый процесс.

Оптимизация скорости провода

Скорость алмазной проволоки влияет на скорость удаления материала и качество поверхности. При резке SiC оптимальные скорости проволоки находятся между ними 10-25 м/с. Если необходимо повысить эффективность, то необходимо увеличить скорость провода вместе с необходимостью увеличения охлаждения.
Рекомендации по скорости проводов
10-15 м/с Более низкие скорости позволяют улучшить отделку поверхности с меньшими термическими нагрузками
15-20 м/с Умеренная скорость для более высоких производственных потребностей
20-25 м/с Для более высокого производства требуется усовершенствованное охлаждение

Контроль скорости подачи

С какой скоростью заготовка продвигается к проволоке и начинает разрезать пластину? Более медленные скорости подачи означают меньшее напряжение для материала, однако время цикла увеличивается. При резке SiC скорость подачи составляет 0,1-0,5 мм/мин являются общими с учетом толщины пластины и требуемого качества.

Настройки натяжения проволоки

Натяжение провода должно быть установлено между ними 20-60Н чтобы обеспечить резку проволоки без пустот, прогиба или поломки. Натяжение необходимо регулировать и устанавливать в процессе, чтобы сохранить размерный разрез и избежать деформации пластины.

Системы охлаждения и смазки

Поскольку резка SiC генерирует значительное тепло трения, чрезвычайно важно эффективно доставлять охлаждающую жидкость Современные системы состоят из многосопловых компоновок (≥ 6 струй), которые распыляют охлаждающие жидкости на водной основе при контролируемых температурах Сообщается, что некоторые составы с добавкой нано SiC обеспечивают лучшую смазку и теплообмен.

Матрица оптимизации параметров

Параметр Рекомендуемый диапазон Первичный эффект Компромисс
Скорость провода 10-25 м/с Скорость резки, качество поверхности Более высокая скорость → больше тепла
Скорость подачи 0,1-0,5 мм/мин Время цикла, глубина твердотельного накопителя Более быстрая подача → больше урона
Натяжение проволоки 20-60 Н Вырезать прямолинейность, TTV Более высокое натяжение → износ проволоки
Текучий поток 6-10 л/мин Контроль температуры Больше потока → более высокая стоимость
Температура охлаждающей жидкости 18-22°С Термическая стабильность Требуется система охлаждения

Общие проблемы резки пластины SiC, которые мы решаем

Проблемы нарезки пластин из-за чрезвычайной твердости (Mohs 9.5) карбида кремния Традиционные методы резки используют устаревшие методы, которые не удовлетворяют точности, требуемой современными производителями полупроводников.
Чрезмерная потеря коффердама при нарезке слитков SiC
При использовании нарезки алмазной проволоки 200-250 мкм SiC теряется с каждым разрезом, создавая до 46% отходов во время нарезки слитков.
📉 Воздействие: потеря материала на слиток $15 000+
Проблемы повреждения недр (SSD)
При неправильной настройке параметров резания на условия резания создаются чрезмерные повреждения недр и требуется более высокая по затратам химическая механическая полировка (ХМП).
📉 Воздействие: 40% увеличение времени обработки CMP
Снижение скорости резки пластин SiC
Из-за чрезвычайной твердости SiC методы занимают 2-3 часа, разрезая одну пластину диаметром 6 дюймов, что снижает производительность и производительность производства.
📉 Воздействие: 50% меньше УПХ по сравнению с кремнием
Повышенная быстрая одежда из алмазной проволоки
Из-за деградации проволоки из-за твердости SiC некоторые провода разрезают SiC только на 3000 м. Это значительно увеличивает TCO из-за высокой стоимости расходных материалов.
📉 Воздействие: Затраты на провода превысят $50 за пластину
Неадекватный контроль вафельного банта и TTV
Чрезмерный вафельный дуг и изменение общей толщины (TTV), которое составляет более 10 мкм, происходит из-за непоследовательного натяжения проволоки и термических воздействий. это приводит к сбоям последующей обработки.
📉 Воздействие: Убыток устройства fab 15-20%
Расширение до производства 200 мм вафель
Переход от 150 мм к 200 мм SiC пластины в отрасли означает дополнительные инвестиции в новые части оборудования, так как большинство нынешних систем не будут удовлетворять более крупные и точные требования к резке.
📉 Воздействие: Свыше $500K в стоимости замены оборудования

Усовершенствованная алмазная проволочная пильная машина для резки пластин SiC

Мы разработали системы пластинчатых пил SiC, которые включают в себя инновационные инженерные решения для решения каждой проблемы, с которой сталкиваются ведущие производители полупроводников.
01

Бесконечная технология алмазной проволочной петли

В наших системах используются запатентованные системы бесконечной алмазной проволоки, которые устраняют следы разворота проволоки и обеспечивают резку с одинаковым качеством каждый раз, когда они работают. Кроме того, конструкция петли снижает потери прочности <150μm и продлевает срок службы провода на 300% по сравнению с системами возвратно-поступательного движения.
Результат: Отходы 35% меньше материала и провод будет длиться 200% дольше
02

Система контроля точного натяжения проводов

Наши системы натяжения проводов, управляемые ПЛК, которые используют обратную связь тензодатчиков в реальном времени, являются первыми и единственными системами для поддержания натяжения проводов в пределах допуска ±0,5 Н. Поскольку натяжение является постоянным, нет вафельного лука и TTV является <5μm на поверхности пластины.
Результат: ТТВ есть <5 мкм, лук есть <15 мкм, а варп есть <20 мкм
03

Распиловка качающегося движения для уменьшения твердотельного накопителя

Наша запатентованная технология качательного движения, которая обеспечивает колебание ±12°, уменьшает длину контакта между проводом и SiC. Таким образом, тепло и повреждения недр сводятся к минимуму. Эта технология обеспечивает твердотельный накопитель <10μm, что позволяет сократить 50% в последующее время CMP.
Результат: 8% пониженная температура пиления и имеют <10μm SSD
04

Высокоскоростная многопроводная конфигурация

Благодаря скорости проводов до 25 м/с и оптимизированному расстоянию между проволочными полотнами наши многопроводные системы алмазных пил используют производство SiC большого объема для одновременной резки нескольких пластин; тем самым увеличивая пропускную способность на 400% по сравнению с однопроводной резкой.
Результат: Увеличена пропускная способность до 4 раз, <60 минут на пластину 6 дюймов
05

Усовершенствованная система охлаждения с 6 насадками

Каждое из шести регулируемых сопел применяет прецизионную охлаждающую жидкость для повышения однородности температуры, дисперсии и термического мусора. Функции с охлаждающей жидкостью на водной и масляной основе для обеспечения оптимальных условий резки.
Результат: Равномерное тепловое распределение, нет горячих точек
06

200mm Вафельно-Готовая Платформа

Будущий дизайн доказательства позволяет вырезать 150 мм (6 дюймов) и 200 мм (8 дюймов) SiC пластины с минимальными изменениями в оборудовании. бесшовный путь обновления гарантирует вашу инвестицию защищен, поскольку промышленность переходит на большие размеры пластин.
Результат: Защита инвестиций, 8″ готово сегодня
Получите мгновенное предложение

Зачем использовать нашу пилу с алмазной проволокой SiC, Китай?

Наша технология фиксированной абразивной алмазной проволочной пилы, разработанная для конкретных задач обработки материалов SiC, является решением режущей кромки для нарезки пластин из карбида кремния.
Фиксированная абразивная алмазная проволока
Гальванические алмазные частицы (зернистость 10-20 мкм) и высокопрочная стальная проволока создают превосходные характеристики SiC-резки по сравнению с методами рыхлой абразивной суспензии.
Система управления ПЛК Bosch
Стабильность процесса гарантируется на протяжении всего периода резки за счет мониторинга параметров в режиме реального времени и регулировки с помощью ведущей в отрасли системы управления Bosch.
Минимальный дизайн потери косынки
Увеличение количества пластин, получаемых на слиток SiC, становится возможным при оптимизированной геометрии резания и вариантах диаметра проволоки от 0,1 мм до 0,3 мм.
Оптимизация качества поверхности
Требования к последующей обработке значительно снижаются: контролируемые параметры резки достигают шероховатости поверхности Ra <0,5 мкм.
Алмазная проволочная пила для машины для резки SiC

Резка пластин SiC для быстрорастущих отраслей промышленности

Наша технология алмазной проволочной пилы позволяет производить пластины SiC для наиболее быстро расширяющихся применений в полупроводниковом секторе.
⚡
Силовая электроника для электромобилей
Моп-транзисторы SiC для высокоэффективных (НЭ) инверторов, бортовых зарядных устройств, аккумуляторных систем на 800 В для электромобилей.
ƒик
Солнечные энергетические системы
Силовые устройства SiC для инверторов возобновляемой энергии и оптимизаторов мощности для высокоэффективных (HE) фотоэлектрических систем.
📡
5G Инфраструктура
SiC и GaN-on-SiC для высокой частоты в усилителях мощности ВЧ и оборудовании базовых станций.
⚙️
Промышленные двигатели
Высокотемпературная способность SiC в промышленных контроллерах двигателей и частотно-регулируемых приводах (ДЧ).

Советы по техническому обслуживанию и устранению неполадок при нарезке пластин SiC для алмазной проволочной пилы

Планирование профилактического обслуживания и решение стандартных проблем с системами алмазной проволочной пилы

Ежедневные проверки

Каждую смену
  • Уровень охлаждающей жидкости
  • Натяжение проволоки
  • Фильтр

Сервис Еженедельный

Каждые 5-7 дней
  • Система охлаждения
  • Направляющий ролик
  • Датчик

Ежемесячный ПМ

Каждые 30 дней
  • Замена роликов
  • Движение
  • Обновления программного обеспечения

Ежеквартальный капремонт

Каждые 90 дней
  • Калибровка
  • Подшипники
  • Производительность
Получите мгновенное предложение →

Центр оптимизации процессов и затрат SiC

Оптимизируйте параметры резки алмазной проволоки для достижения наилучшего качества и рассчитайте подробную стоимость пробоя пластины для производства пластин из карбида кремния

Оптимизатор параметров резки алмазной проволоки

Настройки материалов и оборудования

Получите мгновенное предложение
Расчет в реальном времени

Рекомендуемые параметры резки

Скорость провода
18м/с
1025 м/с
Скорость подачи
0.8мм/мин
0.32,0 мм/мин
Натяжение проволоки
38N
2060 Н
Угол качания
±10°
±0°±15°
Алмазная крупа
12-15мкм
825 мкм
Текучий поток
15Л/мин
525 л/мин

Прогнозируемое качество выпуска

ТТВ
<5мкм
Отлично
Поверхность Ра
<0,5мкм
Отлично
Глубина SSD
<10мкм
Хороший
Время цикла
58мин
Хороший
Калькулятор стоимости резки пластин SiC

Параметры производства

вафли/год

Материальные затраты

$/ingot
вафли

Операции

$/вафелька
$/час
$
Получите мгновенное предложение
Расчет в реальном времени

Результаты анализа затрат

Общая стоимость за вафлю
$118.50
35%
против Традиционный

Разбивка затрат

Материал SIC
Стоимость слитка за пластину
$72.92
61.5%
Алмазный провод
Потребление провода
$22.00
18.6%
Труд
Время оператора
$8.25
7.0%
Амортизация оборудования
7-летняя амортизация
$7.86
6.6%
Объект и накладные расходы
Коммунальные услуги, обслуживание
$7.47
6.3%

Тематические исследования клиентов по резке пластин SiC

Реальные тематические исследования, демонстрирующие точность, урожайность и экономическую эффективность.

Практический пример 1: Снижение потери керфа на 35%

Промышленность Электронная электроника
Расположение Германия
Размер пластины 6-дюймовый (150 мм) 4H-SiC
Продолжительность 6 месяцев

Предыстория клиента

Немецкий автомобильный поставщик Tier-1 является одним из крупнейших производителей силовых модулей на основе SiC для инверторов электромобилей Эта компания, которая ежегодно производит свыше 500 000 модулей SiC MOSFET, испытывает финансовые трудности из-за чрезмерных отходов сырья от операций по нарезке пластин Эта компания управляет 3 производственными линиями для 6-дюймовых 4H-SiC-пластин для силовых устройств 1200В и 1700В.

Вызов

До начала этого проекта многопроводная система шламопильных изделий заказчика создавала недопустимые потери:

  • Потери керфа составили 220 мкм на разрез, в результате чего на 25 мм высоты слитка было произведено 38 пластин.
  • Система не была экономически жизнеспособной, так как использование материала составляло 52%. подложка SiC также была дорогостоящей, $800-1200 на 6-дюймовую пластину.
  • Требовалась обширная постобработка из-за повреждения подповерхности (SSD) 45-60 мкм.
  • Отрубление кромок вызвало потери выхода устройства вниз по потоку из-за скорости скола кромок 8%.

Наше решение

Проанализировав требования заказчика к резанию, мы установили а DWS-6000 Алмазная машина для резки проволоки с пользовательскими функциями.

Особенности машины
  • Диаметр проволочной пилы: 0,12 мм (электролизный, 10-15 мкм алмазной крупы)
  • Скорость провода: 18-22м/с (с регулируемой скоростью для каждой фазы резания)
  • Скорость подачи: 0,3-0,5 мм/мин (адаптивный контроль сопротивления резанию)
  • Натяжение проволоки: 35-45N (регулируется с помощью прецизионных сервоприводов)
  • Система охлаждающей жидкости: 8-зонный охлаждающий агент на водной основе 20±1°С (регулировался во время резки)
Оптимизация процессов
  • Оптимизация входной фазы: Скорость подачи была снижена до 0,15 мм/мин для первых 2 мм, чтобы исключить сколы на входе.
  • Стационарная резка: Для резки было установлено оптимальное сочетание скорости и скорости подачи проволоки.
  • Фазовый контроль на выходе: Создан протокол предотвращения выходов из чипирования.
  • Оптимизация угла охлаждения: Улучшенное удаление стружки после регулировки угла сопла от 45° до 30°.

Достигнутые результаты

Метрический До После
Потеря керфа 220μm 143мкм (↓35%)
Вафли на слиток (25 мм) 38 вафель 52 пластины (↑37%)
Материальное использование 52% 71% (↑19 очков)
Повреждение недр 45-60мкм 15-25мкм (↓58%)
Скорость скалывания края 8% 1.2% (↓85%)

Влияние на бизнес

  • Ежегодная экономия материалов: 2,4 миллиона евро (из расчета 500 000 производимых пластин ежегодно)
  • уменьшение глубины твердотельного накопителя, выполненное шлифованием/полировкой 40% меньше времени
  • 14 месяцев для достижения рентабельности инвестиций
  • Время безотказной работы оборудования: 94% (над целью 90% SLA)
"Переход от распиловки навоза к резке алмазной проволоки изменил нашу игру. Сокращение потерь на прорези позволило окупить инвестиции в первый год"
- Доктор Клаус Вебер, вице-президент по производственным операциям

Практический пример 2: Технология бесконечно алмазной проволочной петли

Промышленность Возобновляемая энергия
Расположение Китай (Цзянсу)
Размер пластины 8-дюймовый (200 мм) 4H-SiC
Продолжительность 8 месяцев

Предыстория клиента

Заказчик входит в топ-3 производителей солнечных инверторов в Китае, с годовой производственной мощностью более 50ГВт. Чтобы укрепить их вертикальную интеграцию, они создали собственный завод по производству пластин SiC. Это стратегия, ориентированная на безопасность цепочки поставок для SiC MOSFET, используемых в высокоэффективных струнных инверторах. Завод работает на 8-дюймовых пластинах 4H-SiC, предназначенных для устройств 650 В и 1200 В, предназначенных для солнечных систем коммунального масштаба.

Препятствия

Трудности, с которыми столкнулся заказчик, включали создание новой операции резки пластин SiC со следующими требованиями:

  • Возможность ультратонкой пластины: 350μm толщина мишени (принадлежит для устройств next-gen тонких штампов.
  • Максимальное использование материала: чтобы компенсировать высокую стоимость слитка SiC толщиной 8 дюймов (более 15 000 за слиток).
  • Шероховатость поверхности Ra менее 0,3 мкм: чтобы свести к минимуму этапы обработки поста.
  • Гибкость резки одной пластины: для прототипирования НИОКР и мелкосерийного производства.

Наш Ответ

Наша рекомендация такова EDW-8200 Бесконечная система резки проволочной петли с алмазом. Он соответствует спецификациям пользователя для точной резки пластин SiC.

Конфигурация оборудования
  • Бесконечная петля из алмазной проволоки: Диаметр 0,18 мм (паяный алмаз, 8-12μm)
  • Длина проволочной петли: 15 метров (расширенный жизненный цикл)
  • Линейная скорость: 15-20 м/с (режим двунаправленных колебаний)
  • Подача заготовки: Гранитная ступень, несущая воздух (точность позиционирования 0,1 мкм)
  • Мониторинг проводов на месте: Обнаружение износа проводов в режиме реального времени с автоматической компенсацией скорости
Техническое исполнение
  1. Выбор проволочной петли: Из 5 поставщиков проволоки мы выбрали оптимальную концентрацию алмаза и прочность соединения.
  2. Рецепт резки: Разработал 12 рецептов резки, которые были настроены в зависимости от ориентации и толщины слитков.
  3. Охлаждающая жидкость: Реализовал теплоноситель на водной основе DI с индивидуальными добавками поверхностно-активных веществ.
  4. Обучение операторов: Мы реализовали комплексную программу обучения, которая длилась 4 недели, и подготовили 8 технических специалистов.

Результаты Достигнута производительность

Метрический Результат достигнут Цель /Контекст
Потеря керфа 0,35-0,40 мм против 0,45 мм мишени
Минимальная толщина пластины 300μm достигнуто Превысил 350μm целевой
Шероховатость поверхности (Ра) 0,22мкм Превысил целевой показатель в 0,3 мкм
ТТВ < 5 мкм Диаметр поперек 200 мм
Норма доходности (первый проход) 96.8% -

Влияние на бизнес

  • Дополнительный 8 пластин на слиток (от ~65 до 73 пластин на 30-миллиметровую секцию слитка)
  • Снижение стоимости материала: 12.3%
  • Исключен один этап шлифования при постобработке, экономия $8 на пластину
  • Производственная мощность: 3600 пластин/месяц с односменной работой
"Технология бесконечной алмазной проволочной петли дала нам точность, необходимую для тонкофланцевой обработки при сохранении превосходного использования материала. Гибкость одной пластины имела неоценимое значение для нашей научно-исследовательской деятельности"
– директор Wafer Fabrication

Практический пример 3: SSD-уменьшение для производителя радиочастотных устройств 5G

Промышленность 5G Инфраструктура
Расположение Япония
Размер пластины 4-дюймовый полуизоляционный SiC
Продолжительность 4 месяца

Предыстория клиента

Японский полупроводниковый литейный завод в радиочастотных устройствах GaN-on-SiC для базовых станций 5G. Их линейка продуктов включает HPA, LNA, и интегрированные MMIC для диапазонов ниже 6 ГГц и мм-волн. Производительность радиочастотных устройств критическая, поэтому требуются высококачественные подложки SiC с минимальными кристаллографическими дефектами.

Вызов

Основной проблемой со стороны клиента было повреждение недр, которое повлияло на качество эпитаксиального роста GaN:

  • Глубина повреждения, превышающая 40μm: это вызывает распространение дислокаций в потоке в эпислой GaN.
  • Концентрация остаточного напряжения: это привело к проблемам с вафельным смычком во время эпитаксии (превышение 30 мкм смычка на 4-дюймовых пластинах).
  • Дефекты, вызванные подложкой: в результате частота отказов радиочастотных устройств составила 4,2%.
  • Требуется высокая ориентация кристаллов: ± 0,1° для оптимального роста GaN.

Решения

Для этого мы использовали DWS-4100P Прецизионная алмазная проволочная пила полностью настроен со специальными функциями для уменьшения твердотельного накопителя.

Конфигурация оборудования
  • Сверхтонкая алмазная проволока: 0,08 мм (точное гальваническое покрытие, алмазная крупа 5-8μm).
  • Высокоскоростная резка: 25-30м/с скорость проволоки (с целью уменьшения усилия резки единицы).
  • Сверхнизкая скорость подачи: 0,08-0,15 мм/мин (для минимизации механических напряжений).
  • Гониометр с прецизионным этапом: ±0,01° (для внеосевой резки).
  • SSD в реальном времени: Датчики акустической эмиссии для наблюдения за искусственным интеллектом.
Процесс Инновации
  1. Протокол многофазной резки: Реализована 3-фазная резка (грубая → полуотделка → отделка) с точными параметрами для каждого шага.
  2. Охлаждение для снятия стресса: Разработала фирменную охлаждающую жидкость с добавками, ингибирующими коррозию под напряжением.
  3. Интегрированная проверка SAM: Интегрированный ЗРК (сканированная акустическая микроскопия) для проверки SSD 100%.
  4. XRD Ориентация под руководством: Используемая рентгеновская дифракция для предварительной резки выравнивания ±0,05°.

Достигнутые результаты

Метрический До После
Глубина повреждения недр 40-55мкм 8-12мкм (↓78%)
Вафельный бант (4 дюйма) >30мкм <8μm (↓73%)
Точность ориентации кристаллов ±0,15° ±0,05° (Точность ↑3x)
Частота отказов радиочастотных устройств 4.2% 1.1% (↓74%)
Плотность дефектов эпи-дефектов GaN 5×105 см² 8×104 см² (↓84%)

Эпитаксия пластин и улучшение качества подложек

  • Годовая стоимость повышения урожайности: 180 миллионов йен (меньше отказов устройств)
  • Время шлифования/полировки сокращено на 55% (от 45 мин до 20 мин на пластину)
  • Надежность клиентского продукта улучшена — соответствует требованиям для OEM-производителей базовых станций уровня 1
  • Теперь обрабатывает 6-дюймовые пластины (вторая машина заказана для увеличения емкости)
"Резкое уменьшение повреждения недр изменило качество нашей эпитаксии GaN. Мы наблюдаем прямую корреляцию между улучшенным качеством подложки и производительностью радиочастотных устройств"
ѕривет. Танака Хироси

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Что такое пластинчатая пила SiC?
О: SiC вафельная пила резки машина, которая использует алмазную проволочную пилу для резки слитков карбида кремния в тонкие подложки пластины, Проволочная пила покрыта алмазами и резать со скоростью от 10 до 25 метров в секунду, Эта скорость, в сочетании с системами охлаждающей жидкости и контроля натяжения, позволяет резать экстремальную твердость SiC, которая ранжируется на Моос 9,5.
Вопрос: Почему алмазная проволочная пила, а не что-то другое для резки пластин SiC?
О: использование алмазной проволочной пилы для резки карбида кремния является лучшим вариантом из-за чрезвычайной ударной вязкости SiC. Такая ударная вязкость делает использование металлических лезвий непрактичным, поскольку ничто другое не может эффективно и эффективно резать во времени, при этом достигается хорошая поверхность, чем алмазные абразивы. Кроме того, специальные пластинчатые пилы SiC имеют усиленные и охлаждаемые конструкции для экстремальных применений.
Вопрос: Сколько потерь за счет затора имеют SiC-вафельные режущие пилы?
О: при резке SiC алмазными проволочными пилами, общая потеря пропила, которую можно ожидать, составляет 180 (220 мкм) Некоторые продвинутые SiC вафельные режущие пилы, которые используют ультратонкую проволоку с прецизионным контролем натяжения, могут снизить потери пропила до 100 (150 мкм). Это экономит примерно 23 пластины на слиток и значительно увеличивает использование материала.
Вопрос: Какая скорость проволоки лучше всего подходит для пил для резки пластин SiC?
О: SiC вафельные режущие пилы наиболее эффективны между 10 и 25 метров в секунду. отделка поверхности лучше в нижней части диапазона (от 10 до 15 метров в секунду), в то время как верхний конец (от 20 до 25 метров в секунду) улучшает пропускную способность, но требует более совершенных систем охлаждения. для сбалансированного производства SiC большинство алмазных проволочных пильных станков установлены на 15-20 метров в секунду.
Вопрос: Как уменьшить сколы кромок на пластине SiC, пиле для резки?
О: Чтобы уменьшить сколы кромок на станках для резки алмазной проволоки, следует замедлить скорость подачи на входе и выходе из разреза; отрегулируйте сопло охлаждающей жидкости, чтобы обеспечить правильное охлаждение; поддерживать устойчивое натяжение проволоки (от 25 до 40 ньютонов); и выберите подходящую алмазную крупу (от 15 до 20 микрон). Кроме того, регулярно проверяйте направляющие ролики, поскольку неравномерные силы резания, вызывающие сколы, могут быть результатом неисправности направляющего ролика.
Вопрос: В чем разница между многопроводными и однопроводными пластинчатыми режущими пилами SiC?
О: Многопроводные алмазные проволочные пильные станки являются оптимальными для производства SiC-пластины в больших объемах, так как они могут разрезать целые слитки одновременно, используя сотни проводов параллельно Однопроводные SiC-пластинчатые пилы для резки являются более низкими по капитальным затратам и гибко подходят для обрезки, исследований и разработок, а также подготовки проб. Однопроводные пилы также могут предложить потенциал для более плотной возможности прокладки, а часто и более низкой стоимости.
Вопрос: Какой тип обслуживания выполняется на пластинчатой пиле SiC?
О: Ежедневные проверки охлаждающей жидкости и регулировка натяжения необходимы на пластинчатых пилах SiC, в то время как направляющие ролики проверяются еженедельно, а выравнивание проверяется ежемесячно; калибровки проводятся каждый квартал. Производство пластин SiC показало, что обслуживание алмазных проволочных пильных станков привело к стабильному качеству резки, минимизировало непредвиденные простои и увеличило срок службы станков.
Вопрос: Есть ли другие материалы, которые можно резать на станках для резки алмазной проволоки, помимо пластин SiC?
О: Как правило, машины для алмазной проволочной резки пилы, которые предназначены для SiC, также могут резать сапфир, кремний, GaN, кварц, и керамику, С регулировкой параметров резания, SiC вафельная пила, которая способна резать самые твердые материалы, обрабатывает другие материалы, которые также тверды, потому что SiC является самым требовательным применением.
Вопрос: Каков ценовой диапазон пил для резки пластин SiC?
О: От $50,000 до $150,000 - ценовые диапазоны для однопроводных SiC вафельных пил и для производства многопроводных алмазно-проводных пильных станков диапазон цен составляет $200,000 до $500,000 Более сложные автоматизированные системы имеют дополнительные затраты, которые варьируются более $500,000. добавляются другие расходы, такие как алмазная проволока ($5-15 для каждой пластины), техническое обслуживание и охлаждающая жидкость, что делает затраты значительными.
Вопрос: Какова рентабельность производства пластинчатой пилы SiC?
О: Окупаемость для алмазной проволоки пилы режущие машины в SiC производства обычно достигает окупаемости в течение 3-6 месяцев. сокращение потерь керфа до 35% означает $50-200 на пластину снижение материальных затрат. Кроме того, улучшенный выход от лучшего качества кромки и повреждения под поверхностью еще больше ускоряет SiC вафель режущий винт ROI.
Тенденции Блоги
Типы многопроволочных пильных машин. Руководство по классификации
Типы многопроволочных пильных машин: Руководство по классификации
Как работает алмазная проволочная пила?
Как работает алмазная проволочная пила: объяснены принципы работы
Обслуживание лабораторной проволочной пилы
Обслуживание лабораторной проволочной пилы: Руководство по передовой практике
Алмазная проволочная пила
Рекомендации по безопасности алмазной проволочной пилы для лабораторного использования